數(shù)學(xué)思想在生物教學(xué)中的應(yīng)用

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隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各領(lǐng)域建設(shè)事業(yè)的不斷進(jìn)步，社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才在質(zhì)和量方面的需求也急劇提升，作為人才培養(yǎng)重要基地的各級(jí)各類學(xué)校，尤其是作為人才培養(yǎng)提供重要基礎(chǔ)教育的中學(xué)，其在學(xué)生未來的發(fā)展中奠定良好的基礎(chǔ)．數(shù)學(xué)作為我國(guó)系統(tǒng)教育最為重要的基礎(chǔ)及工具性學(xué)科之一，其為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)及其他學(xué)科學(xué)習(xí)的起到了很好的鋪墊作用，數(shù)學(xué)思想中的函數(shù)思想、集合思想及數(shù)學(xué)模型思想等，不僅在數(shù)學(xué)教學(xué)與學(xué)習(xí)中，起到重要作用，尤其是與數(shù)學(xué)同屬自然科學(xué)類的高中生物學(xué)科，在高中生物學(xué)科中融入相應(yīng)的數(shù)學(xué)思想，能有效地提高學(xué)生效率，及高效達(dá)成教師的教學(xué)目標(biāo)．

一、數(shù)學(xué)集合思想在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

在數(shù)學(xué)學(xué)科里，集合是一個(gè)比較重要的概念，而集合知識(shí)點(diǎn)中，關(guān)于“子集”，及“元素”等相關(guān)概念，可以很好地應(yīng)用到高中生物的教學(xué)中來，尤其是高中生物相關(guān)重要概念的學(xué)習(xí)中來，由于高中生物學(xué)科中涉及到較多概念，學(xué)生完全死記硬背，效果不好，且容易混淆遺忘，而采用數(shù)學(xué)中集合思想，則可以將這些生物概念中，具有相似性或有類屬關(guān)系、有交集的概念集合分門別類，并用集合圖形的方式，簡(jiǎn)單明了的呈現(xiàn)給學(xué)生，方便學(xué)生理解和記憶．

二、排列組合數(shù)學(xué)思想在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

排列組合也是數(shù)學(xué)學(xué)科中，最為重要的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)之一，該思想在高中生物教學(xué)中的生物多樣性知識(shí)點(diǎn)方面，也有著重要的應(yīng)用價(jià)值，在數(shù)學(xué)學(xué)科中，排列問題，其主要集中在重復(fù)的排列組合，以及不重復(fù)的排列組合，因而在將該數(shù)學(xué)思想方法應(yīng)用到高中生物教學(xué)中來，就需要首先明確其屬于何種排列組合．如案例“現(xiàn)有A、B、C三種氨基酸，當(dāng)每種氨基酸數(shù)目不限的情況下，可形成三肽化合物的種類數(shù)，及形成三種氨基酸的三肽化合物的種類數(shù)分別是多少?”．該題中，首先要區(qū)分該題屬于何種排列組合問題，由排列組合數(shù)學(xué)思想并結(jié)合題意可知，前面一個(gè)問題屬于重復(fù)的排列組合問題，后面一個(gè)問題屬于不重復(fù)的排列組合問題，前面問題中，三肽中的三個(gè)位置上，每個(gè)位置中出現(xiàn)的氨基酸，其可能的種類數(shù)是C13=3種，則三肽的種類是C13C13C13=27種;后面問題中，三肽中每種氨基酸都有一個(gè)，其可組合成的三肽數(shù)目是C33=6種，由此該題答案為27，6．借助數(shù)學(xué)排列組合思想，還可以有效地應(yīng)用到高中生物密碼子的排列組合等問題中．

三、數(shù)學(xué)函數(shù)思想在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

函數(shù)在數(shù)學(xué)學(xué)科中占據(jù)重要地位，其思想精髓在其他自然科學(xué)中也具有十分廣泛的應(yīng)用，如在高中生物教學(xué)中，也經(jīng)常會(huì)遇到與變量有關(guān)的問題，本文主要講述一次函數(shù)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用．如案例“一個(gè)雙鏈DNA中，G和C之和占全部堿基的46%，其中一條鏈(m鏈)的堿基中28%是腺嘌呤，那么與m鏈互補(bǔ)的n鏈中，腺嘌呤占該鏈堿基數(shù)的百分比是多少?”．根據(jù)題意，及數(shù)學(xué)函數(shù)思想，在解答這道題時(shí)，我們可以結(jié)合題目已知條件，列出一個(gè)一次函數(shù)，題目已知條件為A1=28%，G+C=46%，題目要問的是A2的值，我們可以首先設(shè)A2為x，然后依據(jù)堿基互補(bǔ)原則，可以列出相關(guān)一次函數(shù):A=1－46%2=27%，x+28%2=27%，通過計(jì)算，可解的x值為26%．該生物題目的解答過程，就滲透到了數(shù)學(xué)學(xué)科中的函數(shù)思想及數(shù)學(xué)計(jì)算技能，將所求的未知量設(shè)為變量x，再根據(jù)已知條件，得到一個(gè)一次函數(shù)，再進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，就可得到結(jié)果，從而將復(fù)雜的生物問題簡(jiǎn)單化．

四、數(shù)學(xué)模型思想在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型思想在高中生物教學(xué)中，也有著重要的應(yīng)用價(jià)值．如案例“在學(xué)習(xí)完了孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(一)(二)后，可以引導(dǎo)學(xué)生思考:如果考慮n對(duì)等位基因控制的生物性狀，取F1自交得F2，則F2的基因型和表現(xiàn)型的比例是多少?”．采用數(shù)學(xué)模型思想，首先引導(dǎo)學(xué)生提出問題“考慮n對(duì)等位基因控制的生物性狀，取F1自交得F2，則F2的基因型和表現(xiàn)型的比例是多少?”;然后再提出假設(shè)“如果這n對(duì)等位基因的分離和組合是互不干擾的，那么每一對(duì)等位基因的分離是遵循分離定律，而控制不同性狀的基因則自由組合，遵循自由組合定律．”;接著再結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用合理的數(shù)學(xué)形式加以表達(dá):則F2表現(xiàn)型比例是(3∶1)n，基因型的比例是(1∶2∶1)n．最后教師再將相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示出來，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由此驗(yàn)證該構(gòu)建的模型，最后達(dá)到對(duì)問題的解決．

由以上可以看出，數(shù)學(xué)思想在高中生物教學(xué)中，有著重要的應(yīng)用價(jià)值，能極大地提升生物課堂教學(xué)效果，提升學(xué)生效率，因此加大對(duì)數(shù)學(xué)思想在高中生物教學(xué)中應(yīng)用的相關(guān)研究，有著積極意義．

作者:曹溪若 單位:黑龍江省大慶市大慶一中